在对比分析预应力混凝土管桩和楔形桩优缺点的基础上,课题组提出一种新型桩基础——楔形管桩。本文采用模型试验和数值模拟相结合的方法,较为深入地研究了楔形管桩的工作形状,主要研究工作有:(1)基于室内模型试验,得到等截面管桩、楔形管桩、楔形桩共计四根模型桩的荷载–沉降规律。通过对比分析四根模型桩的荷载–沉降曲线,得出桩基结构形式、楔角变化以及材料用量对荷载-沉降规律、极限承载力及荷载传递规律的影响。(2)基于模型桩的桩-土相互作用的研究,对桩-土相互作用的影响因素进行分析。从三个方面:固结龄期、接触面的粗糙度、界面的法向应力对剪切强度的影响。基于对试验结果的总结分析,为数值模拟分析提供参照。(3)基于ADINA有限元软件对模型试验进行数值模拟,并将室内模型试验结果与数值模拟结果进行对比分析,验证了数值模型的可靠性。并在此基础上,利用有限元软件对模型桩的影响因素进行系统研究,得到了楔形管桩对地基土的影响规律。基于试验研究得出以下结论:1、相同平均直径条件下,混凝土楔形管桩的土塞较等截面管桩在较早情况下达到土塞闭塞状态;相同楔角条件下,桩端直径越小的楔形管桩,其最终的土塞高度越小;相同桩端直径条件下,增大楔形管桩的楔角,其最终土塞高度有一定增大。2、结构形式的变化可显著改变荷载–沉降曲线的变化趋势,楔形管桩的极限承载力更大,增大楔角可显著提高承载力,增大材料用量并不能提高其极限承载力。3、在低法向应力的作用下,接触面的粗糙程度增大,随着剪切位移的增大对所接触的土体破坏更大,有显著的软化现象;当法向应力显著增加,法向应力对于剪切位移的影响逐渐提高,在一定程度上削弱了接触面的粗糙程度对剪切位移曲线变化的影响。